Propiedades Clave de Metales, No Metales y Metalones: Conductividad, Maleabilidad y Estado Físico

Los elementos pueden clasificarse como metales, no metales o semimetales (metaloides).

Metales

Son buenos conductores de calor y electricidad, y son maleables (pueden laminarse en láminas) y dúctiles (pueden estirarse en hilos). La mayoría son sólidos a temperatura ambiente con brillo plateado característico (excepto el mercurio, que es líquido).

No Metales

Son (generalmente) malos conductores de calor y electricidad y no son maleables ni dúctiles. Muchos no metales elementales son gases a temperatura ambiente, otros son líquidos y otros sólidos.

Metaloides

Tienen propiedades intermedias. En sus propiedades físicas son más similares a los no metales, pero bajo ciertas circunstancias algunos pueden conducir electricidad. Estos semiconductores son extremadamente importantes en computadoras y dispositivos electrónicos.

Muchas tablas periódicas separan metales de no metales mediante una línea escalonada en el lado derecho. Los metales están a la izquierda (excepto hidrógeno, que es no metal), los no metales a la derecha, y los elementos adyacentes a la línea son los metaloides.

Cuando los elementos se combinan para formar compuestos, resultan dos tipos principales de enlace. Los enlaces iónicos se forman por transferencia de electrones de una especie a otra, produciendo iones cargados que se atraen fuertemente por interacciones electrostáticas. Los enlaces covalentes resultan cuando los átomos comparten electrones para formar moléculas neutras.

En general, metales y no metales forman compuestos iónicos, mientras que no metales con otros no metales forman compuestos covalentes (moléculas).

Metales en la Tabla Periódica

La mayoría de elementos son metales. Se agrupan en el centro y lado izquierdo de la tabla. Incluyen: metales alcalinos, alcalinotérreos, de transición, lantánidos y actínidos.

Más Recursos: ¿Qué es el Metal y sus Tipos?

Metales Alcalinos

Se encuentran en la primera columna a la izquierda de la Tabla Periódica. Son metales blandos, altamente reactivos, con un electrón en su subcaparazón s más externa.

Los seis metales alcalinos son: Litio, Sodio, Potasio, Rubidio, Mineral de Lepidolita como fuente de Rubidio, Cesio, Francio.

Metales Alcalinotérreos

Están en la columna 2 a la izquierda. Son generalmente más duros y densos que los alcalinos, tienen 2 electrones en su subcaparazón s más externa, y cada uno produce un color de llama distintivo.

Los seis metales alcalinotérreos son: Berilio, Magnesio, Calcio, Estroncio, Bario, Radio.

Metales de Transición

Se encuentran en el centro del cuerpo principal de la Tabla Periódica. A veces llamados metales pesados, son más densos que los alcalinos o alcalinotérreos.

Hay 38 metales de transición, incluyendo: Cobalto, Cobre, Cobre nativo de Arizona, Oro, Hierro, Mercurio, Platino, Plata, Titanio, Tungsteno, Zinc.

Metales de Tierras Raras

Suelen aparecer en su propia tabla debajo de la principal, aunque en realidad encajan en el medio de la Tabla Periódica. Hay dos tipos: Lantánidos y Actínidos.

Metales Lantánidos

Hay 15 lantánidos en la Tabla Periódica. Todos son tan similares que es muy difícil diferenciarlos.

Ejemplos: Cerio, Prometio, Gadolinio, Disprosio, Lutecio.

Metales Actínidos

Hay 15 actínidos en la Tabla Periódica. La mayoría no ocurren en la naturaleza por ser inestables, sino que se producen en reactores nucleares y aceleradores de partículas.

Ejemplos: Torio, Uranio, Plutonio, Californio, Mendelevio.

Otros Metales

Están hacia el lado derecho del cuerpo principal de la Tabla Periódica. A veces llamados semimetales o metales post-transición. Suelen ser más blandos que otros metales y tienen puntos de fusión más bajos.

Los científicos no coinciden universalmente en qué elementos pertenecen a esta categoría, así que según la tabla puede haber de 8 a 14.

Ejemplos: Aluminio, Bismuto, Cristal de bismuto, Indio, Plomo, Estaño.

Propiedades de los Metales

Los metales son elementos que forman iones positivos perdiendo electrones durante reacciones químicas (excepto hidrógeno). Son elementos electropositivos con bajas energías de ionización. La mayoría comparten propiedades: brillantes, muy densos, altos puntos de fusión, dúctiles, maleables, lustrosos, buenos conductores de calor y electricidad. Todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto mercurio (líquido).

Generalmente forman enlaces iónicos con no metales (con excepciones). La mayoría forman al menos un óxido básico, aunque algunos son anfóteros. Exhiben amplia gama de reactividad. Grupos especiales incluyen metales nobles (Ru, Rh, Pd, Pt, Au, Os, Ir, Ag) y metales refractarios (Nb, Mo, Ta, W, Re).

Propiedades Físicas de los Metales:

• Maleables en estado sólido: pueden martillarse en láminas delgadas. El oro es el más maleable.
• Dúctiles: pueden estirarse en hilos. La plata es de las más dúctiles.
• Buenos conductores de calor y electricidad.
• Lustrosos: apariencia brillante. Algunos forman pátina y pierden brillo.
• Alta resistencia a tracción: soportan grandes pesos.
• Sonoros: producen sonido metálico al golpearlos.
• Duros: no se cortan fácilmente.
• Forman cationes en solución acuosa perdiendo electrones.
• Punto de fusión: suelen tener altos puntos de fusión y ebullición, pero hay excepciones (cesio, galio, mercurio, rubidio, estaño tienen puntos de fusión bajos; la mayoría de puntos de ebullición siguen siendo altos).
• Densidad variable, pero generalmente más densos que no metales. Tungsteno, platino, osmio, oro e iridio son extremadamente densos.
• La mayoría son plateados, aunque algunos como oro, cesio y cobre tienen color.

Propiedades Químicas de los Metales

Son elementos electropositivos que generalmente forman óxidos básicos o anfóteros con oxígeno. Otras propiedades:

• Carácter electropositivo: Tienen bajas energías de ionización y típicamente pierden electrones (se oxidan) en reacciones químicas. Normalmente no aceptan electrones. Ejemplos:
  • Metales alcalinos siempre 1+ (pierden electrón en subcaparazón s)
  • Metales alcalinotérreos siempre 2+ (pierden ambos electrones en subcaparazón s)
  • Iones de metales de transición no siguen patrón obvio; 2+ es común (pierden ambos electrones en s), también 1+ y 3+

Na⁰ → Na⁺ + e⁻

Mg⁰ → Mg²⁺ + 2e⁻

Al⁰ → Al³⁺ + 3e⁻

Compuestos de metales con no metales tienden a ser iónicos. La mayoría de óxidos metálicos son básicos y se disuelven en agua formando hidróxidos metálicos:

Na₂O(s) + H₂O(l) → 2NaOH(aq)

CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq)

Los óxidos metálicos muestran su naturaleza básica reaccionando con ácidos para formar sales metálicas y agua:

MgO(s) + HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂O(l)

NiO(s) + H₂SO₄(aq) → NiSO₄(aq) + H₂O(l)

Ubicación de Metales en la Tabla Periódica

Más del 75% de los elementos son metales, ocupando la mayor parte de la tabla. Están en el lado izquierdo. Las dos filas debajo del cuerpo principal (lantánidos y actínidos) son metales.

En la tabla periódica se ve una línea escalonada que comienza en Boro (B), número atómico 5, y baja hasta Polonio (Po), número atómico 84. Excepto Germanio (Ge) y Antimonio (Sb), todos los elementos a la izquierda de esa línea son metales.

Usos de los Metales

Los metales se usan en todos los aspectos de la vida:

• Componentes estructurales
• Contenedores
• Cables y electrodomésticos
• Disipadores de calor
• Espejos
• Monedas
• Joyería
• Armas
• Nutrición (hierro, cobre, cobalto, níquel, zinc, molibdeno)

No Metales en la Tabla Periódica

Los no metales ocupan la esquina superior derecha. Incluyen: grupo de no metales, halógenos y gases nobles. Tienen propiedades químicas similares que los distinguen de los metales.

Grupos de No Metales

El grupo de elementos no metales es un subconjunto. Consiste en hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre y selenio. El hidrógeno actúa como no metal a temperaturas y presiones normales y se acepta generalmente como parte del grupo.

Los halógenos son no metales en el grupo 17. Tienen estado de oxidación -1. Los de arriba son gases, pero bajando se vuelven líquidos y sólidos. Son: flúor, cloro, bromo, yodo, astato. Las propiedades del teneso no son bien conocidas; podría ser halógeno o metaloide.

Los gases nobles son gases poco reactivos en el grupo 18 (última columna). Son: helio, neón, argón, criptón, xenón, radón, oganesón. Probablemente el oganesón no sea gas a temperatura ambiente.

Más Recursos: ¿Qué son los No Metales?

Propiedades de los No Metales

Elementos que tienden a ganar electrones para formar aniones durante reacciones químicas se llaman no metales. Son elementos electronegativos con altas energías de ionización. No son lustrosos, son frágiles y malos conductores de calor y electricidad (excepto grafito). Pueden ser gases, líquidos o sólidos.

Propiedades Físicas de los No Metales

• Estado físico: La mayoría existen en dos de tres estados a temperatura ambiente: gases (oxígeno) y sólidos (carbono). Solo el bromo es líquido a temperatura ambiente.
• No maleables ni dúctiles: Son muy frágiles, no pueden laminarse en láminas ni estirarse en hilos.
• Conducción: Malos conductores de calor y electricidad.
• Brillo: No tienen brillo metálico ni reflejan luz.
• Puntos de fusión y ebullición: Cuando un metal se funde o hierve, es cambio de estado físico. Se transfiere energía para fundirlo o hervirlo, necesaria para vencer fuerzas de atracción entre iones metálicos y electrones deslocalizados. Más energía = mayor punto de fusión/ebullición. Al ser estructuras de red gigante, el número de fuerzas electrostáticas a romper es enorme, por eso los metales tienen altos puntos de fusión/ebullición, más similares a compuestos iónicos que a sustancias covalentes.
• Siete no metales existen en condiciones estándar como moléculas diatómicas: H₂(g), N₂(g), O₂(g), F₂(g), Cl₂(g), Br₂(l), I₂(s).

Propiedades Químicas de los No Metales

Tienden a ganar o compartir electrones con otros átomos. Son electronegativos. Al reaccionar con metales, tienden a ganar electrones (alcanzando configuración de gas noble) y convertirse en aniones:

3Br₂(l) + 2Al(s) → 2AlBr₃(s)

Compuestos enteramente de no metales son sustancias covalentes. Generalmente forman óxidos ácidos o neutros con oxígeno que se disuelven en agua formando ácidos:

CO₂(g) + H₂O(l) → H₂CO₃(aq) ácido carbónico

Como saben, el agua carbonatada es ligeramente ácida (ácido carbónico).

Los óxidos de no metales pueden combinarse con bases para formar sales.

CO₂(g) + 2NaOH(aq) → Na₂CO₃(aq) + H₂O(l)

Ubicación de No Metales en la Tabla Periódica

Están en el extremo derecho, excepto hidrógeno (esquina superior izquierda).

Los 17 elementos no metales son: hidrógeno, helio, carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor, neón, fósforo, azufre, cloro, argón, selenio, bromo, criptón, yodo, xenón, radón.

Usos de los No Metales

A diferencia de los metales, no tienen aplicaciones universales, pero aparecen juntos en ciertas áreas:

• Esenciales para la vida (carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre, cloro, fósforo)
• Fertilizantes (hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, cloro, selenio)
• Refrigerantes y criogenia (hidrógeno, helio, nitrógeno, oxígeno, flúor, neón)
• Ácidos industriales (carbono, nitrógeno, flúor, fósforo, azufre, cloro)
• Láseres y lámparas
• Medicina y farmacéuticos

Los no metales forman muchos compuestos; de hecho, la mayoría de compuestos que encontramos contienen no metales. Están en agua, alimentos, telas, plásticos y otros artículos cotidianos.

Propiedades de Metales y No Metales: ¿Cuál es la Diferencia?

Propiedades	Metal	No Metal
Apariencia	Brillante	Mate
Estado a temperatura ambiente	Sólido (excepto mercurio, líquido)	~Mitad sólidos, ~mitad gases, uno (bromo) líquido
Densidad	Alta (pesados para su tamaño)	Baja (ligeros para su tamaño)
Resistencia	Fuertes	Débiles
Maleables o frágiles	Maleables (se doblan sin romper)	Frágiles (se rompen al martillar)
Conducción de calor	Buena	Mala (aislantes)
Conducción de electricidad	Buena	Mala (aislantes, excepto grafito)
Material magnético	Solo hierro, cobalto, níquel	Ninguno
Sonido al golpear	Suenan (sonoros)	Sonido sordo
Tipo de óxido	Básico o alcalino	Ácido

Metaloides en la Tabla Periódica

Los elementos metaloides, o semimetales, tienen propiedades de metales y no metales. La definición incluye entre 6 y 9 elementos a lo largo de una línea inclinada entre metales y no metales.

Los seis elementos universalmente considerados metaloides son: Boro, Silicio, Germanio, Arsénico, Antimonio, Telurio.

Aparte de estos, a veces se incluyen Bismuto, Polonio y Astato. Esta ambigüedad se debe a la falta de propiedades específicas que caractericen a todos los metaloides.

En su lugar, se caracterizan por tener una mezcla de propiedades entre metales y no metales. Estructuralmente, forman redes cristalinas con enlaces covalentes, característico de no metales.

Un uso conocido de algunos metaloides es como semiconductores en dispositivos electrónicos de uso doméstico.

Propiedades de los Metaloides

Tienen propiedades intermedias entre metales y no metales. Son útiles en la industria de semiconductores. Todos son sólidos a temperatura ambiente. Pueden formar aleaciones con otros metales.

Algunos, como silicio y germanio, pueden actuar como conductores eléctricos bajo condiciones adecuadas, por eso se llaman semiconductores. El silicio, por ejemplo, parece lustroso pero no es maleable ni dúctil (es frágil, característica de algunos no metales). Es peor conductor de calor y electricidad que los metales. Las propiedades físicas tienden a ser metálicas, pero las químicas tienden a ser no metálicas. El número de oxidación puede variar de +5 a -2, según el grupo.

Metales	No Metales	Metaloides
Oro	Oxígeno	Silicio
Plata	Carbono	Boro
Cobre	Hidrógeno	Arsénico
Hierro	Nitrógeno	Antimonio
Mercurio	Azufre	Germanio
Zinc	Fósforo

Propiedades Comunes de los Metaloides

En general, comparten:

• Electronegatividades entre las de no metales y metales.
• Energías de ionización también entre las de no metales y metales.
• Tienen características de ambos.
• Su reactividad depende de las propiedades de los elementos con los que interactúan.
• Suelen ser buenos semiconductores.
• Pueden tener brillo metálico, pero también apariencia no metálica.
• Suelen ser frágiles y típicamente sólidos, solo no sólidos en condiciones inusuales.
• Comportamiento típico de no metales en reacciones químicas, y pueden crear aleaciones con metales.

Propiedades Químicas de los Metaloides

Definen cómo una sustancia interactúa/reacciona con otras o cambia de una sustancia a otra. Solo en reacciones químicas se cuantifican. Incluyen oxidación, combustión, deslustre, explosión, etc. Las propiedades químicas de los metaloides son:

• Forman gases fácilmente al oxidarse.
• Pueden combinarse con metales para crear aleaciones.
• Tienen alótropos metálicos y no metálicos diferentes.
• Al fundirse, algunos se contraen.
• Pueden reaccionar con halógenos para formar compuestos.

Ubicación de Metaloides en la Tabla Periódica

Como se mencionó, los metaloides ocurren en una línea inclinada entre metales y no metales. Esta línea abarca desde el Grupo 13 hasta el 16, 17 u 18 (según cuántos elementos se consideren verdaderamente metaloides).

A la izquierda de esta línea están los metales, a la derecha los no metales. La excepción es el hidrógeno, clasificado como no metal pero en el lado izquierdo.

Tabla periódica con los seis metaloides (empezando por Boro) marcados en beige. A veces también incluye Bismuto (Bi), Polonio (Po) y Astato (At) del período 6.

Más Recursos: ¿Dónde están los Metaloides en la Tabla Periódica?

Tendencias en Carácter Metálico y No Metálico

El carácter metálico es más fuerte en los elementos del extremo izquierdo de la tabla y tiende a disminuir al movernos a la derecha en cualquier período (el carácter no metálico aumenta con el aumento de electronegatividad y energía de ionización).

Dentro de cualquier grupo (columnas), el carácter metálico aumenta de arriba abajo (la electronegatividad y energía de ionización generalmente disminuyen al bajar un grupo). Esta tendencia general no necesariamente se observa con los metales de transición.